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Description
Flashcards by Seyed Sajjad Tabatabaei, updated more than 1 year ago
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Created by Seyed Sajjad Tabatabaei
about 8 years ago
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| Question | Answer |
| Fundamente der mathematischen Modellierung | • Differentielle Zusammenhänge der physikalischen Gesetzmäßigkeiten • Ein Schema (finite Differenzen, finite Elemente, finite Volumen) für die Generierung eines Systems algebraischer Gleichungen • Ein Lösungsalgorithmus für die Gleichungssysteme |
| mathematischen Modellierung: Modelltypen | Deterministische Modelle Stoschastische Modelle |
| mathematischen Modellierung: Modelltypen -> Deterministische Modelle | Beschreibung eines festen Zusammenhangs zwischen physikalischen Prozessen und deren Effekten. Berechnungen mit gleichen Eingangsdaten ergeben immer identische Ergebnisse. |
| mathematischen Modellierung: Modelltypen -> Stoschastische Modelle | Diese Modelle berücksichtigen Wahrscheinlichkeitsverteilungen für Variablen. Das Modell erzeugt z.B. ein Berechnungsergebnis und eine Eintretenswahrscheinlichkeit. Berechnungen mit gleichen Eingangsdaten führen nicht zwangsläufig zu identischen Ergebnissen. |
| mathematischen Modellierung: Modelltypen Arten der Deterministische Modelle | Physikalisch basierte Modelle (Physikalische Gesetze) Konzeptionelle Modelle (Physikalische Gesetze, als Prozess) Empirische / statistische Modelle (Erfahrungswerte) |
| Welche Modelle gibt es in der Welt des Wassers? | Konzeptionell: Niederschlag-Abfluss -Modelle, Wasserhaushaltsmodelle) Physikalisch: 1D Gewässermodelle, 1D Kanalnetzmodelle, 2D Oberflächenwassermodelle, 3D Oberflächenwassermodelle, 3D Grundwassermodelle, CFD Modelle - Detailhydraulik, Ökologische Modellierung) |
| Vorteile 1D Modelle | • Exakte Abbildung von laminaren 1D Strömungen (z.B. Rohr- oder Gerinneströmungen) • Exakte hydraulische Abbildung von Bauwerken und deren Steuerung • Geringe Rechenzeiten |
| Nachteile 1D Modelle | • Querströmungen können nicht berechnet werden • Unbekannte Fließwege können nicht abgebildet werden • Viele Annahmen und Vereinfachungen (Turbulenz etc.) |
| Vorteile 2D Modelle | • Hohe Auflösung -> Hohe Genauigkeit • Abbildung von Querströmungen • Abbildung unbekannter Fließwege • Auch für Anwendungen im Küstenbereich und im städtischen Bereich geeignet |
| Nachteile 2D Modelle | • Hoher Rechenaufwand • Abbildung von Bauwerken und Steuerungen schwierig • Verschiedene Modelltypen erschweren die Auswahl des richtigen Modells!! - Grid (Rasterzellen, Rechteckig) - Mesh (Dreiecksvermaschung) |
| 2D Modelle - Grid Vor- und Nachteile | + Schneller Modellaufbau + Veränderungen im Raster nur punktuell + Fester Rechenzeitschritt + Schnellere Berechnung bei gleicher Elementzahl - Einheitliche Auflösung in allen Bereichen - Hohe Rechenzeiten bei feiner Auflösung |
| 2D Modelle - Mesh Vor- und Nachteile | + Elementanzahl variabel je nach Detail + Anzahl Elemente optimierbar + Grid-(cloud-)computing einfach umsetzbar - Langsamer Modellaufbau - Zeitschritte sehr klein bei kleinen Elementen - Veränderungen im Mesh nicht mit vorherigen Berechnungen vergleichbar |
| 2D Modelle - Mesh -> Anwendungsbeispiele | • Detaillierte, hochaufgelöste Modelle • Komplexe Gerinnehydraulik • Ästuar- und Küstenmodellierung |
| 2D Modelle - Grid -> Anwendungsbeispiele | • Hochwasserstudien • Überflutungsberechnungen • Was-wäre-wenn-Szenarien • Einzugsgebietsmodellierung • Risikoanalysen, städtisches Hochwasser |
| Kombination von 1D- und 2D Gewässermodelle Vor- und Nachteile | + Exakte 1-D-Gerinnemodellierung + Implementierung von Bauwerken und Steuerungen möglich + Fließrichtungen auf den Vorländern werden exakt im 2D Modell abgebildet + Unbekannte Fließwege werden abgebildet + Geländestrukturen (Gebäude, Bordsteine etc.) werden berücksichtigt + Ästuare und Küstenzonen können ebenso berechnet werden wie städtische Überschwemmungen - Höherer Aufwand für Modellkopplung |
| Kombination von 1D- und 2D Kanalnetzmodelle Vor- und Nachteile | + Exakte 1-D-Kanalnetzmodellierung + Implementierung von Bauwerken und Steuerungen möglich + Zufluss zum Kanalnetz kann über das 2D-Modell geführt werden + Exakte Abbildung von Fließwegen und Volumina bei Überstau/Überflutung • Geländestrukturen (Gebäude, Bordsteine etc.) werden berücksichtigt + Die Kopplung der Modelle offenbart viele Schwächen des Kanalnetzmodells an der Schnittstelle zur Oberfläche (Verbesserung der Modellgenauigkeit) + Planung von Retentionsmaßnahmen auf der Geländeoberfläche möglich - Höherer Aufwand für Modellkopplung |
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